JPH02298314A - 燃焼器排ガスの脱硫方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石炭等の硫黄を含む燃料を使用するボイラ、
ガスタービン、ディーゼル等の燃焼器からの排ガスの脱
硫方法に関する。

〔従来の技術〕

ボイラ、ディーゼル、ガスタービン等の燃焼器では、燃
料忙含まれる８分のために、燃焼排ガスＶｃＳＯ２が生
成される。これをそのまま系外に放出すると光化学スモ
ッグ、酸性雨等の環境汚染の原因となるために、排出に
厳しい規制がなされている。また、熱交換に伴なう排ガ
スの降温により、共存する酸素と反応してＳＯ２はＳＯ
３に転換し更に２００℃以下の温度でＳＯ３が水分と反
応して硫酸を生成して構成材料を酸腐食にいたらしめる
ために。

事実上２００℃以下での熱交換を非常に困難なものとし
ている。

このために、排ガスからの脱硫方法がいくつか提案され
ているが、（１）処理効率、（２）処理後の副成物の経
済性から湿式脱硫方法の一つである石灰−石膏法が最も
多用されている。

この方法では、ボイラ排ガスを酸露点腐食の進行する２
００℃に降温する前に冷却水をスプレーして７０℃程度
に冷却した後１石灰水を循環した気−液接触基に導きＳ
Ｏ２がＣａ　ＳＯａとして除去される。

ＣａＳＯａは空気酸化されて石膏（Ｇ　ａ　ＳＯ，、）
の形で取り出され建材として利用される。また、浄化さ
れた排ガスは７０℃程度と温度が低（煙突からの排出時
の上昇力に欠けると共に多量の白煙を伴なうために、助
燃して排ガス温度を１００℃程度に昇温させた後系外に
排出されている。

従って１石灰−石膏法は著しく高い脱硫効率が与えられ
るものの、２００℃以下の降温時には酸露点腐食によっ
て熱回収がなされず、また処理後の排ガスの昇温にも熱
エネルギーを必要とするために、プロセス効率は２〜４
係低下するといわれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の湿式脱硫方法、特に石灰−石膏法は脱硫率が高く
、また副生物の石膏が建材として使用可能という利点が
ある反面、脱硫温度が７０℃と低いために。

（１）燃焼器排ガスのＳＯ２がＨ２ＢＯ３として構成材
料圧凝縮して酸露点腐食を生起する。

（２１２００℃以下の熱回収が実施できない。

（３）脱硫後の排ガスが７０℃と温度が低く煙突からの
上昇力が不足しており、また白煙が顕著なだめに、熱エ
ネルギーを補充して１００℃前後に昇温する必要がある
。

等の熱収支、酸ｎ点腐食の問題がある。

本発明は上記の従来の湿式脱硫方法の有する低温熱回収
及び酸露点腐食等の問題を克服し、高い脱硫率を有する
安価な燃焼器排ガスの脱硫方法を提供しようとするもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の燃焼器排ガスの脱硫方法は、燃焼器からのＳＯ
□を含有する排ガスをＳＯ２吸着剤に接触させてＳＯ□
を除去した上系外に放出し、ＳＯ２を吸着したＳＯ吸着
剤に空気を接触させてＳＯ２を離脱させ、この離脱され
たＳＯ２を含む空気を燃焼用空気として燃焼器へ供給し
て燃焼を行なって燃焼器排ガス中の５０２ｆｋ度を高め
ると共に、上記吸着剤に接触前の排ガス又は上記ＳＯ２
吸着剤に接触後の空気の一部を系外に取出すようにした
。

〔作　用〕

本発明では、ＳＯ２を含む燃焼器からの排ガスをＳＯ２
吸着剤に接触させることによって、排ガス中のＳＯは気
相中の分圧にほぼ比例してＳＯ２吸着剤に吸着され、排
ガス中のＳＯ□が除去されて排ガスは浄化されて系外へ
放出される、ＳＯ２を吸着した吸着剤に空気を接触せし
めると、空気はＳＯ２を殆と含まないために、吸着剤と
気相の間でＳＯ２分圧差が生じてＳＯ□が離脱されて吸
着剤は再活性化される。一方ＳＯ２を含む空気が燃焼器
へ燃焼用空気として供給されて燃焼が行なわれ、燃料中
の８分に寄因するＳｏと合流して排ガス中のＳＯ２濃度
が上昇する。また、排ガス中のＳＯ２の濃度の上昇に伴
って、ＳＯ吸着剤に吸着されるＳＯ□Ｏ量も増加し、従
って、ＳＯ吸着剤からＳＯ□を離脱させた空気中のｓｏ
２Ｍｉｉも増加する。このＳＯ３濃度が上昇した排ガス
又は空気の一部が系外に取出される。

こ工でＳｏ　Ｋ着目すると、ＳＯ２吸着剤に接触しま た上放出される排ガス中のＳＯ２は極めて微量であるた
めにこれを無視すると、ＳＯ２吸着剤で吸着されたＳＯ
□の含量が空気で離脱された上燃部器へ供給され炉焼用
空気として８分を含む燃料を燃焼させる。従って１本発
明はＳＯ２について閉鎖系を形成しており、系外に取出
されるＳＯ２は、系外に取出される排ガス又は空気の一
部に含まれるＳＯ２のみであり、このＳＯ□の量が燃焼
器に供給される燃料中の８分に見合った値となり、最終
的な定常状態では燃焼器に供給される燃料中の８分と上
記系外に取出される排ガス又は空気中の８分（ＳＯ２）
は等しい。即ち、系外に取出されるガスの流量を０１（
Ｎｍ　３／ｈ　）、　ＳＯ２ノ濃度を０１　　とし、燃
焼器に供給される燃料中の８分をｎ　、　（ＫＳＩ−ｍ
ｏｌ／ｈ　）とすると、最終的な定常状態では、 ＧＩＣ１＝　ｎ、　Ｘ　２２．４ Ｇ、＝　ｎ、　ｘ　２２．４／Ｇ１ となる。系外へ取出されるガスのＳＯ２濃度は、即ち燃
焼器を出る排ガス又は燃焼器に供給される空気のＳＯ２
濃度であるから１本発明におけるそれらノＳＯ□濃度は
、最終的ｋＣｎ、　Ｘ　２２．４／Ｇ１となる。

これは本発明のＳＯ２の閉鎖系から排ガス又は上記ＳＯ
２を含む空気を１０％だけ暇り出すと、排ガスのＳＯ□
濃度は通常の燃焼時の１０倍に上昇することを意味する
。

従って、本発明においてＳＯ２吸着剤に接触させた上Ｓ
ｏ２を殆ど含まない排ガスとＳＯ□ｌＩ変が高い濃縮さ
れた排ガス又は空気が得られることになる。

以上の通り、本発明において放出される排ガスはＳＯ２
吸着剤でＳＯ２が除去され殆どＳＯ２を含まないもので
あるために、排ガスの酸露点腐食の問題はなく、放出さ
れる排ガスが低温になる迄熱回収ができ大幅にプラント
効率が向上し、また放出される排ガス中のＳＯ２濃度も
規制を満足する値に低減させることができる。

一方、取出されるＳＯ□濃度の高い排ガス又は空気の一
部に着目すると、取出されるガスの量が少（、かつ、Ｓ
Ｏ２６ｇ上昇に伴って吸収速度が増大するために、脱硫
装置等の排ガス処理量と装置設備費の大幅な削減が計ら
れる。また１本発明では。

ＳＯ２を吸着したＳＯ２吸着剤からのＳＯ２の離脱に当
って、排ガス量とはｙ同量又はこれ以上の空気をＳＯ２
吸着剤に接触させることによって、必要量の燃焼用空気
が得られる。

なお、本発明で用いられるＳＯ２吸着剤としては耐酸性
のあるアルミナ、高シリカアルミナ比ゼオライト等が適
しており、ＳＯ２吸着剤に接触する排ガス温度は、低温
における硫酸による吸着剤のボア閉鎖の影響及び吸着剤
の高温における吸着能の低下を防ぐ観点から、１５０〜
６００℃とするのが望ましい。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図によって説明する。

燃焼器１は、　　３．ＯＯＯＮｍ　／ｈの排ガスを生成
する重油専焼ボイラであり、燃料ライン２から燃料とし
てのＣ重油３が供給され、予混合方式によって燃焼用空
気が流路４より供給され、Ｃ重油３が燃焼されて５ｏｏ
ｐのＳＯ□を含む排ガスが生成される。

排ガスは流路５を経て熱交換器群６で熱回収され流路７
へ入り、吸着塔８Ａ、８Ｂへ送られる。

同吸着塔ｆ３に、　８Ｂのそれぞれには、活性アルミナ
、高シリカアルミナ比ゼオライト等の耐酸性ＳＯ２吸着
剤１０Ａ、ＩＯＢが充填されており、吸着塔の底部はパ
ルプ９Ａ、９Ｂを経て上記流路７に接続され工いる。ま
た、吸着塔８Ａ、８Ｂの頂部はノＺルプ１１Ａ、１１Ｂ
を経て煙突美に連絡された流路１２に接続されると共に
、パルプ１５Ａ、１５Ｂを経て押出しファン１３に連絡
された流路１４に接続されている。上記流路１２．１４
間には熱交換器２１が設けられている。また、吸着塔８
Ａ、８Ｂの底部は、パルプ１６Ａ、１６Ｂを経てそれぞ
れ上記流路４へ接続されている。また、・流路４から流
路１７が分岐し。

同流路１７け石灰・石膏性脱硫装置１８に接続され。

また同脱硫装置１８の出口は流路１９を経て上記流路１
２の熱交換２１の下流側へ接続されている。

こメで、　ＳＯ吸着塔８Ａ、８Ｂの状態は、　ＳＯ□吸
着塔８Ａは、パルプ９Ａ、ＩＩＡが開、パルプ１５Ａ、
１６Ａが閉のＳＯ□吸着工程にあり、ＳＯ２吸着塔８Ｂ
は、ノζルプ９Ｂ、１１Ｂが閉、パルプ１５Ｂ。

１６Ｂが開の再生工程にあるものとする。

上記の構成をもつ本実施例では、パルプ９Ａを通っＣＳ
ｏ２吸着塔８Ａに入ったＳＯ２を含む燃焼器１の排ガス
は、５Ｏ２ｒＥＬ着剤１０Ａで吸着除去され頂部からは
パルプ１１Ａ、流路１２・を通じて清浄な排ガスとして
煙突加から放出される。この際、吸着塔８Ａの塔内温度
は１５０〜６００℃の範囲内に保たれる。この時ＳＯ２
吸着塔８Ｂでは押し出しファン１３で１，０００ｗＡｑ
程度に加圧された排ガスとはｙ同量の空気は流路１４１
，４ルプ１５Ｂを通じて向流に流過し吸着剤１０Ｂに吸
着されたＳＯ２を気相中に移行しつつ流過して吸着剤１
０Ｂを再生し、ＳＯ２を含む空気としてパルプ１６Ｂ、
流路４から燃焼器１内へ供給されて、燃焼器１内で燃料
３を燃焼させ、これによって燃料中の８分から生成され
たＳＯ２と合流して排ガス中のＳｏ２＠Ｈが上昇する。

一方、流路４から、ＳＯ２を含む空気の一部１０％が流
路１７に入り１石灰・石膏性脱硫装置１８において処理
され、石膏が生成され、処理後の浄化されたガスは流路
１９　、１２を経て煙突加から放出される。

上記吸着塔１０Ａの吸着剤１ｏ　Ａ　Ｋ　Ｓｏ□が次第
に吸着されて飽和状態になると共に吸着塔１０Ｂの再生
工程が終了したときには、パルプを切換えて、吸着塔１
０Ａを再生工程とし、吸着塔１０　ＢをＳＯ２吸着工程
として、連続し″Ｃ燃焼及びＳＯ２の吸着、離脱が行な
われる。

本実施例で、吸着塔１０Ａ、１０Ｂを出る排ガス中のＳ
Ｏ□は微量であるためにこれを無視すると。

ＳＯ２は吸着塔で吸着されたＳＯ□の全量が燃焼器に戻
される閉鎖系を形成しており、系外に取出されるＳＯ２
は分岐する上記流路１７から脱硫装置１８に供給される
ものに限られる。

従って、最終的な定常状態では、燃焼器１に供給される
燃料中の８分によって発生するＳＯ２に相当する量のＳ
Ｏ□が流路１７から系外に取出されることへなる。この
ために、「作用」欄で説明したように、流路１７内の空
気中の定常状態のＳＯ□濃度、従って、流路４内の空気
中の定常状態のＳＯ２濃度は、　２２．４　ｍ、／Ｇよ
となり、これに伴って燃焼器排ガス中のＳＯ□濃度も上
昇すること忙なる。

本実施例においては、上記のようＫ　１０　％を流路１
７によって分岐して取出すことによって、燃焼器１から
ＳＯ吸着塔８Ａ、８Ｂ間の排ガスのＳＯ２濃度は最終的
Ｋ　８，０００　Ｐで一定値を保つ。一方、流路１７で
分岐する空気のＳＯ２濃度もｓ、ｏｏｏｐｐとなり、流
ｔ３００　Ｎｍ３／ｈ　の量の空気が石灰・石膏法脱硫
装置１８においてＳＯ２が除去された上、浄化されたガ
スが煙突加から放出される。設備の観点からは。

排ガスの全１ｉ　３．ＯＯＯＮｍ　／ｈの脱硫装ｆｉｌ
比して、本実施例の３０ＯＮｍ／ｈ　　の装置では約１
１５に低減されると共に、処理ガスのＳＯ２濃度が高い
ために効率よくＳＯ２の吸収を行なうことができる。

また１本実施例では、吸着塔８Ａ、８ＢでＳＯ２が吸収
された後の排ガスと空気間に熱交換器２１で熱交換を行
ない空気が予熱されるが、この排ガス中にはＳＯ２を殆
ど含まないために、酸露点の問題に煩わされることがな
く、排ガスが２００℃以下の低温になる迄熱交換を行な
うことができ、プラントの熱効率を上げることができる
と共に、助燃を行なうことなく排ガスを煙突から放出す
ることができる。

本実施例では１発電は行なっていないが、３５万ＫＷｉ
排ガス量１００万Ｎｍ３／ｈ　　のプラントにスケール
アップして試算すると低温熱回収の実現及び脱硫後の排
ガス昇温用熱源費用の削減でプラント効率は３チ程改善
される。また、ＳＯ□吸着塔のユーティリティは５００
ｗＡｑ　ａｔｌの圧損に相当する昇圧動力のみであり、
他は燃焼器の通常ユーティリティとの兼用で十分である
。

本実施例において、燃焼器１の通常の燃焼では排ガス中
ＳＯ□濃度はｓｏｏｐＩｍであるが、ＳＯ２吸着塔吸着
装置の塔内温度とＳＯ□吸着剤使用量Ｉ　Ｔｏｎ時の吸
着塔出口ｓｏ２＠Ｈの関係である。実線は活性アルミナ
、一点鎖線は高シリカアルミナ比ゼオライトを使用した
場合示す。第２図から判るように。

１５０℃を下引ると出口ＳＯ□ｌ！Ｉｉ！１度は急速に
上昇し、着塔出口の排ガスの５ｏ２ｆｉ度と吸着剤使用
量の関係を示したものである。第３図は、１Ｔｏｎの吸
着剤を使用することによって、吸着塔出口の排ガスのＳ
Ｏ２濃度を１９１１に低減し得ることを示している。

以上説明したように１本実姉例によれば、放出される排
ガス中から殆どのＳＯ２を除去することができ、また小
型の石灰・石膏脱硫装置で効率よくＳＯ□を石膏とする
ことができ、また酸露点問題を解消してプラントの熱効
率を上げることができる。

なお、上記実施例では、ＳＯ２吸着剤から離脱されたＳ
Ｏ２を含む空気の一部を取出して石灰・石膏法脱硫装置
で処理するようにしているが、燃焼器から吸着塔に至る
排ガスの一部を取出すようにしてもよく、また取出され
た５ｏ２ｉｉの高い排ガス又は空気の一部は石灰・石ｆ
ｊ法脱硫装置以外の処理装置で処理するようにし壬もよ
い。

また、上記実施例では、ＳＯ２吸着塔を２塔使用して燃
焼器の連続燃焼を行なうようＫし、ているが、ＳＯ２吸
着塔を１塔とし、燃焼器の燃焼、排ガスからのＳＯ□の
吸収及びＳＯ２の空気による離脱を間欠的に行なうよう
にすることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明では燃焼器排ガス中のＳＯ
２を吸着剤で吸着することによって放出される排ガス中
のＳＯ□Ｏ量を減少させて放出させることができると共
に、酸露点の問題を解消して排ガスが低減になる迄熱回
収を行ないプラントの熱効率を上げることができる。

また、ＳＯ吸着剤で吸着されたＳＯ□を空気で離脱させ
て燃焼器に戻し、排ガス又はＳＯ□を離脱した空気の一
部を系外に取出すことによって、同排ガス又は空気中の
ＳＯ２濃度を高め、後流側の処理設備を小型とし、かつ
、処理効率を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は同実施例
のＳＯ２吸着塔の塔内温度とＳＯ２吸着塔出口ＳＯ２濃
度を示すグラフ、第３図は同実施例のＳＯ□吸着剤使用
量とＳｏ２吸着塔出口ＳＯ２濃度を示すグラフである。 １・・・燃焼器、２・・・燃料ライン、３・・・Ｃ重油
、４・・・空気の流路、５・・・流路、６・・・熱交換
器群、７・・・流路、８ａ、８ｂ・・・ＳＯ２吸着塔、
９Ａ、９Ｂ・・・パル７’、　　ＩＯＡ、　ｌ０Ｂ−Ｓ
Ｏ２１＆着剤ｔ　ＩＩＡ　、　ｕ　Ｂ−バルブ、１２・
・・流路、１３・・・押出しファン、　１４・・・流路
。 １５Ａ　、　１５Ｂ　、　１６Ａ　、　１６Ｂ・・・バ
ルブ、１７・・・流路。 １８・・・石灰・石膏法脱硫装置、１９・・・流路、２
０・・・煙突。 ２１・・・熱交換器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼器からのＳＯ＿２を含有する排ガスをＳＯ＿２吸着
   剤に接触させてＳＯ＿２を除去した上系外へ放出し、Ｓ
   Ｏ＿２を吸着したＳＯ＿２吸着剤に空気を接触させてＳ
   Ｏ＿２を離脱させ、この離脱されたＳＯ＿２を含む空気
   を燃焼用空気として燃焼器へ供給して燃焼を行なって燃
   焼器排ガス中のＳＯ＿２濃度を高めると共に、上記吸着
   剤に接触前の排ガス又は上記ＳＯ＿２吸着剤に接触後の
   空気の一部を系外に取出すことを特徴とする燃焼器排ガ
   スの脱硫方法。